WO1995032825A1 - Device for continuously casting strips of non-ferrous metal, in particular copper or copper alloy - Google Patents
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- WO1995032825A1 WO1995032825A1 PCT/AT1995/000109 AT9500109W WO9532825A1 WO 1995032825 A1 WO1995032825 A1 WO 1995032825A1 AT 9500109 W AT9500109 W AT 9500109W WO 9532825 A1 WO9532825 A1 WO 9532825A1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
- B22D11/0611—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by a single casting wheel, e.g. for casting amorphous metal strips or wires
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- B22D11/0637—Accessories therefor
- B22D11/064—Accessories therefor for supplying molten metal
Definitions
- the invention relates to a device for the continuous casting of strips made of non-ferrous metal, in particular of copper or copper alloys, with a metal receptacle and with a mold connected to the metal receptacle, which consists of a circumferential section of the casing lying above a horizontal plane of diameter and around a horizontal axis rotatable wheel and consists of a mold part connected to the metal receptacle, which connects closely to the jacket of the wheel resulting in a discharge device for the band.
- graphite molds are used in order to be able to use the lubricating properties of the graphite material for crack-free strip surfaces, which cannot be achieved with other mold materials due to the friction that occurs between the mold walls and the strip. Since the thermal conductivity of the graphite material is comparatively low and decreases with increasing temperature, the use of graphite molds inevitably means that the casting capacity has to be accepted because of the heat dissipation required for the solidification of the strip. In addition, despite the lubricating properties of the graphite material, considerable wear of the mold must be expected, due to the unavoidable reaction of the mold material with the oxygen bound in the casting material at the casting temperatures. In addition, the resulting strip is subjected to an adverse tensile stress due to the pulling devices required in conventional horizontal continuous casting.
- the discharge roller is cooled. Apart from the fact that discharge difficulties are to be expected due to the smaller cross section of the discharge gap compared to the mold gap, this is known Due to the one-sided cooling in the area of the mold gap, the device is not suitable for the continuous casting of comparatively thin metal strips
- the invention is therefore based on the object of designing a device for the continuous casting of strips made of non-ferrous metal, in particular of copper or copper alloys, of the type described at the outset in such a way that the disadvantages associated with a graphite mold with regard to the casting performance can be largely avoided without imposing a having to forego the good surface quality of the cast strips
- the invention achieves the stated object in that the heatable metal receptacle is connected to the mold via a feeder whose cooled mold part belonging to the metal receptacle forms with the wheel jacket a shape and discharge gap which has a constant cross section in the discharge direction and in that the height of the metal receptacle is at least double, preferably corresponds to at least ⁇ times the inside width of the food neck measured in the circumferential direction of the wheel
- the weight of the melt emerging from the metal receptacle into the mold is absorbed by the jacket of the wheel, because the circumferential section of the wheel casing forming the mold wall lies above a horizontal plane of the diameter of the wheel.
- This mold part can therefore consist of graphite in a conventional manner, but must be cooled in contrast to the wheel casing
- the feeder between the metal receptacle and the mold gap of the mold ensures, owing to its cross section which is considerably larger than that of the mold gap, that the volume deficit resulting from the solidification shrinkage in the mold gap is caused by a Dishes can be compensated with liquid metal, which for this purpose must be kept at a sufficiently high temperature in the heated metal receptacle.
- a slide which is displaceably guided on the wheel casing can also be provided on the wheel-side inlet side of the feeder to control the inlet cross section of the feeder Since the band with the jacket of the wheel carrying it is carried out without tensile load, the friction between this part of the mold, which is moved along with the band, and the band remains low, which allows the use of mold materials other than graphite, especially since, due to the circulating movement, only one
- the circumferential section of the wheel shell forming the mold wall opens up the possibility of providing the shell with a suitable lubricant, for example a graphite-containing size, before it enters the mold.
- the jacket of the wheel can therefore consist of copper or a copper alloy in order to be able to use the high thermal conductivity of these materials in comparison to graphite for good heat dissipation and thus a high casting performance, without the disadvantages otherwise associated with this mold material , especially with regard to the surface quality of the belt.
- a jacket made of copper or a copper alloy has a very different thermal expansion behavior compared to the usually steel wheel body.
- great importance is attached to the concentricity of the wheel shell due to the necessary seal between the two mold parts, appropriate measures must be taken to compensate for the different heat transfer volumes.
- Particularly simple constructional relationships result in this connection if the casing of the wheel is supported on the wheel body by radial springs, which ensure a uniform radial absorption of the changes in length of the casing, which are effective primarily in the circumferential direction.
- the thickness of the strip to be cast is determined by the mutual distance between the two walls of the mold associated with the strip surfaces. Because of the division of the mold between these walls, the side boundary for the belt can be formed by one of the two mold parts. This task is advantageously carried out by the jacket of the wheel, which for this purpose has a receiving recess for the tape corresponding to the tape thickness, into which the metal flows from the metal receiving vessel. The mold part connected to the metal receptacle only closes this receptacle from the outside and against the discharge direction.
- the metal receptacle with the associated mold part can be mounted on swivel arms arranged coaxially to the wheel and supported in the circumferential direction on a drivable cam disk which provides for a corresponding oscillating movement of the swivel arms around a central rotational position Despite this oscillating movement in the circumferential direction of the wheel casing, the tightness between the two mold parts against leakage of the liquid metal must be ensured.
- the metal receptacle with the associated mold part is pivotally mounted on the swivel arms about an axis parallel to the wheel axis, the swivel arms have radial Anstellzy nder for the metal receptacle, so the seals can be largely relieved of constraining forces because the mold part connected to the metal receptacle opens up centered around its articulation on the swivel arms independently with respect to the other mold part formed by the wheel jacket if the mold part connected to the metal vessel is pressed onto the wheel jacket via the adjusting cylinders
- this mold part can be lubricated.
- a cleaning device and a device for application downstream of the wheel inlet direction can be applied to the jacket of the wheel be assigned to a lubricant.
- the cleaning device which preferably comprises a grinding device
- the lubricant residues remaining on the wheel jacket after removal of the belt can be removed in order to subsequently apply a new film of lubricant to the jacket, so that there is always a constant lubricant layer which results in a smooth discharge of the tape ensures
- FIG. 1 shows a device according to the invention for the continuous casting of strips
- Fig 2 shows a longitudinal section through the metal receptacle and the mold on a larger scale
- the device shown for the continuous casting of strips of copper or copper alloys essentially consists of a housing 1 for a metal receptacle 2, to which a mold 3 connects which is divided into two and consists of a mold part 4 and which is preferably connected in one piece to the metal receptacle 2 and a mold part 5, which is formed by a peripheral portion of the casing 6 of a wheel 7, which is rotatably mounted about a horizontal axis 8, the metal receptacle 2, which is provided with an induction heater 10 to keep the metal melt filled via a pouring tube 9 warm with the mold part 4 sealingly pressed onto the jacket 6 of the wheel 7
- the housing 1 for the metal receptacle 2 is mounted on swivel arms 11 which are freely rotatable on the axis 8 of the wheel 7 and have a pivot axis parallel to the wheel axis 8 12 for the housing 1 Since the swivel arms 11 act as an adjusting cylinder 1 3 are formed or such Anstellzyhnder for the
- the circumferential section of the wheel shell 6 forming the mold part 5 lies above a horizontal diameter plane through the wheel 7.
- the liquid metal flows from the metal receptacle 2 into the receiving recess 16 for the band 17, the depth of which corresponds to the thickness of the band 17 to be cast corresponds so that the mold part 5 not only forms the wall assigned to the one surface, but also the side walls of the mold 3, the other wall of which consists of the mold part 4 closing the receiving recess 16 to the outside and counter to the circumferential direction of the wheel 7 is carried out with the jacket 6 of the rotating wheel 7, which on the one hand avoids tensile loads on the resulting tape and on the other hand largely excludes sliding friction between the mold part 5 formed by the jacket 6 and the tape 17 It must, however, be ensured that the tape 17 below a horizontal Diameter plane through the wheel 7 not from Jacket 6 drops
- guide rollers 18 are provided in this peripheral region of the jacket 6, which hold the band 17 in the receiving recess 16 of the jacket 6.
- These guide rollers 18 are held by radial actuating cylinders 19 which are arranged on carrier segments 20 on both sides of the wheel 7
- the non-rotatable support of these carrier segments 20, which are mounted on the wheel axle 8, is carried out by means of bolts 21 on a frame 22.
- the band 17 is removed from the wheel jacket 6 and fed to further processing in a conventional manner via a roller table 23
- Guide rollers 18 need of course not be carried out via a support segment 20 mounted on the wheel axle 8, but could also be provided, for example, radially outside the wheel 7 in order to simplify the wheel removal
- the jacket 6 of the wheel 7 is preferably made of copper or a copper alloy in order to be able to take advantage of the good heat-conducting properties of this material for the mold 3.
- Material compared to the iron material of the wheel body 24 makes it necessary to compensate for thermal expansion, which is achieved by radial springs 25, by means of which the copper jacket 6 is supported on the wheel body 24
- a device 26 is provided for the lubricant application, which is connected downstream of a cleaning device 27 in order to obtain an always uniform lubricant film.
- the temperature conditions and the casting speed are correspondingly adjusted to one another, so that in a state of equilibrium within the mold a certain solidification range for the strip is established.
- the cooling of the mold part 4 assigned to the metal receptacle 2 can take place in the usual way via heat sinks 28 made of copper or cooling lines which penetrate the mold part 4. So that the solidification shrinkage in the forming and discharge gap 29 resulting between the wheel casing 6 and the mold part 4 does not lead to the formation of voids, good replenishment with still molten metal must be ensured.
- the metal receptacle 2 is connected to the forming and discharge gap 29 via an inlet channel in the form of a feeder 30, so that, due to the cross-sectional relationship between feeder 30 and the forming and discharge gap 29, liquid metal can flow safely into it Vibration areas of the belt cooled on both sides is made possible if a corresponding hydrostatic pressure is present in the area of the feeder 30.
- This hydrostatic pressure is achieved by the filling height of the metal receptacle 2. With a full height which corresponds to at least twice, preferably at least three times, the clear width of the feeder neck in the circumferential direction of the wheel 7, these conditions can be res are complied with.
- the seal 14 on the wheel-side inlet side of the feeder 30 can be replaced by a slide 31, which is indicated by dash-dotted lines in FIG. 2.
- This slide 31 is preferably guided displaceably on the wheel jacket 6 and has an edge strip with comb-like projecting teeth in order to achieve an advantageous inflow of the liquid metal from the feeder 30 to the molding and discharge gap 29.
- a heating device 32 for example a gas burner, can be provided for this.
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Abstract
Description
Vorrichtung zum Stranggießen von Bändern aus Nichteisenmetall, insbesondere aus Kupfer oder Kupferlegierungen Device for the continuous casting of strips of non-ferrous metal, in particular of copper or copper alloys
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Stranggießen von Bändern aus Nichteisenmetall, insbesondere aus Kupfer oder Kupferlegierungen, mit einem Metallaufnahmegefäß und mit einer an das Metallaufnahmegefäß angeschlossenen Kokille, die aus einem oberhalb einer horizontalen Durchmesserebene liegenden Um- fangsabschnitt des Mantels eines um eine horizontale Achse drehbaren Rades und aus einen mit dem Metallaufnahmegefäß verbundenen Kokillenteil besteht, der dicht an den eine Austragseinrichtung für das Band ergebenden Mantel des Rades an¬ schließt.The invention relates to a device for the continuous casting of strips made of non-ferrous metal, in particular of copper or copper alloys, with a metal receptacle and with a mold connected to the metal receptacle, which consists of a circumferential section of the casing lying above a horizontal plane of diameter and around a horizontal axis rotatable wheel and consists of a mold part connected to the metal receptacle, which connects closely to the jacket of the wheel resulting in a discharge device for the band.
Beim Stranggießen von Bändern aus Kupfer oder Kupferlegierungen werden Grafit- kokillen eingesetzt, um die Schmiereigenschaften des Grafitwerkstoffes für rißfreie Bandoberflächen ausnützen zu können, die bei anderen Kokillenwerkstoffen aufgrund der auftretenden Reibung zwischen den formgebenden Kokillenwänden und dem Band nicht erreicht werden können. Da die Wärmeleitfähigkeit des Grafitwerkstoffes vergleichsweise gering ist und mit zunehmender Temperatur abnimmt, muß beim Einsatz von Grafitkokillen wegen der für die Erstarrung des Bandes erforderlichen Wärmeabfuhr zwangsläufig eine Beschränkung der Gießieistung in Kauf genommen werden. Dazu kommt noch, daß trotz der Schmiereigenschaften des Grafitwerkstoffes mit einem erheblichen Verschleiß der Kokille gerechnet werden muß, und zwar aufgrund der bei den Gießtemperaturen unvermeidbaren Reaktion des Kokillenwerk¬ stoffes mit dem im Gießwerkstoff gebundenen Sauerstoff. Außerdem wird das entstehende Band durch die beim üblichen Horizontalstranggießen notwendigen Abzieheinrichtungen einer nachteiligen Zugbeanspruchung ausgesetzt.In the continuous casting of strips made of copper or copper alloys, graphite molds are used in order to be able to use the lubricating properties of the graphite material for crack-free strip surfaces, which cannot be achieved with other mold materials due to the friction that occurs between the mold walls and the strip. Since the thermal conductivity of the graphite material is comparatively low and decreases with increasing temperature, the use of graphite molds inevitably means that the casting capacity has to be accepted because of the heat dissipation required for the solidification of the strip. In addition, despite the lubricating properties of the graphite material, considerable wear of the mold must be expected, due to the unavoidable reaction of the mold material with the oxygen bound in the casting material at the casting temperatures. In addition, the resulting strip is subjected to an adverse tensile stress due to the pulling devices required in conventional horizontal continuous casting.
Um die Nachteile zu vermeiden, die beim kontinuierlichen Gießen zwischen einem Rad und einem Stahlband auftreten, das den Radmantel entlang eines Umfangs- abschnittes umschließt und eine Umfaπgsnut im Radmantel zur Bildung eines Form¬ spaltes abdeckt, wurde bereits vorgeschlagen (US 4 274 471 A), einen oberhalb einer horizontalen Durchmesserebene liegenden Umfangsabschnitt des Radmantels als Formwand einer an ein Metallaufnahmegefaß angeschlossenen Kokille einzusetzen, deren formgebender Austragspalt von einer an den Radmantel angestellten Austritts¬ rolle bestimmt wird die einen gegenüber dem Austragspalt erweiterten Formspalt zwischen dem Radmantel und einem mit dem Metallaufnahmegefaß verbundenen, feststehenden Kokillenteil abschließt Da der vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehende Radmantel gekühlt, der den Formspalt begrenzende, feststehende Kokillenteil jedoch vorzugsweise erwärmt wird, erstarrt die über einen engen Einlaufspalt dosiert aus dem Metallaufnahmegefaß in den Formspalt der Kokille stromende Metallschmelze wahrend ihrer Forderung auf dem Radmantel aus¬ gehend vom Radmantel fortschreitend radial nach außen, wobei im Bereich der Aus- tπttswalze eine der Hohe des Austragspaltes entsprechende Erstarrung erreicht werden soll Um dies sicherzustellen, wird die Austrittsrolle gekühlt Abgesehen davon, daß aufgrund des gegenüber dem Formspalt kleineren Querschnittes des Autragspaltes Austragschwierigkeiten zu erwarten sind, ist diese bekannte Vorrichtung wegen der einseitigen Kühlung im Bereich des Formspaltes für das Stranggießen vergleichsweise dunner Metallbander ungeeignetIn order to avoid the disadvantages that occur during continuous casting between a wheel and a steel band that runs the wheel casing along a circumferential section and encloses a circumferential groove in the wheel casing to form a mold gap, it has already been proposed (US 4,274,471 A) to use a circumferential section of the wheel casing lying above a horizontal diameter plane as the mold wall of a mold connected to a metal receptacle, the shaping discharge gap of which The exit roller attached to the wheel jacket is determined by the shape gap between the wheel jacket and a fixed mold part which is connected to the metal receptacle and which is expanded compared to the discharge gap, since the wheel shell, which is preferably made of copper or a copper alloy, is cooled, but the fixed mold part delimiting the mold gap is preferably cooled is heated, solidifies the metal melt flowing in a metered manner through a narrow inlet gap from the metal receptacle into the mold gap of the mold, progressing from the wheel jacket as it is demanded on the wheel jacket radially outwards, solidification corresponding to the height of the discharge gap is to be achieved in the area of the discharge roller. In order to ensure this, the discharge roller is cooled. Apart from the fact that discharge difficulties are to be expected due to the smaller cross section of the discharge gap compared to the mold gap, this is known Due to the one-sided cooling in the area of the mold gap, the device is not suitable for the continuous casting of comparatively thin metal strips
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Stranggießen von Bandern aus Nichteisenmetall, insbesondere aus Kupfer oder Kupferlegierungen, der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß die mit einer Grafitkokille ver¬ bundenen Nachteile hinsichtlich der Gießleistung weitgehend vermieden werden können, ohne auf eine gute Oberflachenqualitat der gegossenen Bander verzichten zu müssenThe invention is therefore based on the object of designing a device for the continuous casting of strips made of non-ferrous metal, in particular of copper or copper alloys, of the type described at the outset in such a way that the disadvantages associated with a graphite mold with regard to the casting performance can be largely avoided without imposing a having to forego the good surface quality of the cast strips
Die Erfindung lost die gestellte Aufgabe dadurch, daß das beheizbare Metallauf¬ nahmegefaß über einen Speiser mit der Kokille verbunden ist deren dem Metallauf¬ nahmegefaß zugehöriger, gekühlter Kokillenteil mit dem Radmantel einen in Austrags¬ richtung einen gleichbleibenden Querschnitt aufweisenden Form- und Austragspalt bildet und daß die Hohe des Metallaufnahmegefaßes zumindest der doppelten, vorzugsweise zumindest der δfachen, in Umfangsrichtung des Rades gemessenen lichten Weite des Speiserhalses entsprichtThe invention achieves the stated object in that the heatable metal receptacle is connected to the mold via a feeder whose cooled mold part belonging to the metal receptacle forms with the wheel jacket a shape and discharge gap which has a constant cross section in the discharge direction and in that the height of the metal receptacle is at least double, preferably corresponds to at least δ times the inside width of the food neck measured in the circumferential direction of the wheel
Das Gewicht der aus dem Metallaufnahmegefaß in die Kokille austretende Schmelze wird durch den Mantel des Rades aufgenommen, weil der die Kokillenwand bildende Umfangsabschnitt des Radmantels oberhalb einer horizontalen Durchmesserebene des Rades liegt Dadurch wird der mit dem Metallaufnahmegefaß verbundene Kokil¬ lenteil wegen des in Austragsrichtung gleichbleibenden Querschnittes des Form- und Austragspaltes beim erstarrungsbedingten Schwinden des beidseitig gekühlten Bandes entlastet, so daß die Reibung zwischen dem Band und dem feststehenden Kokillenteil weitgehend herabgesetzt wird Dieser Kokillenteil kann daher in herkömm¬ licher Weise aus Grafit bestehen, muß jedoch im Gegensatz zum Radmantel gekühlt werden Der Speiser zwischen dem Metallaufnahmegefaß und dem Formspalt der Kokille gewährleistet dabei aufgrund seines gegenüber dem Formspalt erheblich größeren Querschnittes, daß das im Formspalt durch das Erstarrungsschrumpfen ent¬ stehende Volumendefizit durch ein Nachspeisen mit flussigem Metall ausgeglichen werden kann, das zu diesem Zweck auf einer ausreichend hohen Temperatur im beheizten Metallaufnahmegefaß gehalten werden muß Außerdem ist für einen ausrei¬ chend großen hydrostatischen Druck im Speiserbereich zu sorgen, was wiederum eine entsprechende Hohe des flussigen Metalls im Metallaufnahmegefaß und damit eine angepaßte Hohe des Metallaufnahmegefaßes bedingt Betragt die Hohe des Metallaufπahmegefaßes zumindest das Doppelte der lichten Weite des Speiserhalses, so können im allgemeinen gunstige Gießbedingungen im Sinne eines Gleichge¬ wichtszustandes zumindest nach dem Angießen geschaffen werden, wobei im Form- spaltbereich eine für das Austragen des unter Schwerkraft gegossenen Bandes ausreichende Erstarrung erfolgt, ohne das Nachfließen noch flussigen Metalls in die Schwindungsbereiche zu gefährden Für das Angießen empfiehlt sich allerdings eine Gefaßhohe entsprechend dem Fünffachen der lichten Weite des Speiserhalses, um ein Ruckkuhlen in den Speiser- bzw Gefaßbereich zu verhindern Zur Beeinflussung des Nachfließverhaltens über den Speiser kann außerdem auf der radseitigen Zulaufseite des Speisers ein auf dem Radmantel verschiebbar geführter Schieber zur Steuerung des Einlaufquerschnittes des Speisers vorgesehen sein Da das Band mit dem es tragenden Mantel des Rades ohne Zugbelastung ausgetra¬ gen wird, bleibt die Reibung zwischen diesem mit dem Band mitbewegten Kokillenteil und dem Band gering, was den Einsatz anderer Kokillenwerkstoffe als Grafit erlaubt, zumal sich aufgrund der Umlaufbewegung des nur in einem Umfangsabschnitt die Kokillenwand bildenden Radmantels die Möglichkeit eröffnet, den Mantel vor dem Eintritt in die Kokille mit einem geeigneten Schmiermittel, beispielsweise einer grafithältigen Schlichte, zu versehen. Der Mantel des Rades kann daher aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen, um die im Vergleich zu Grafit hohe Wärmeleitfä¬ higkeit dieser Werkstoffe für eine gute Wärmeabfuhr und damit eine hohe Gießlei¬ stung ausnützen zu können, ohne die sonst mit diesem Kokillenwerkstoff verbunde¬ nen Nachteile, insbesondere hinsichtlich der Oberflächenqualität des Bandes, befürch¬ ten zu müssen.The weight of the melt emerging from the metal receptacle into the mold is absorbed by the jacket of the wheel, because the circumferential section of the wheel casing forming the mold wall lies above a horizontal plane of the diameter of the wheel. This makes the mold part connected to the metal receptacle because of the constant cross-section in the discharge direction the mold and discharge gap is relieved during the solidification-related shrinkage of the belt cooled on both sides, so that the friction between the belt and the stationary mold part is largely reduced. This mold part can therefore consist of graphite in a conventional manner, but must be cooled in contrast to the wheel casing The feeder between the metal receptacle and the mold gap of the mold ensures, owing to its cross section which is considerably larger than that of the mold gap, that the volume deficit resulting from the solidification shrinkage in the mold gap is caused by a Dishes can be compensated with liquid metal, which for this purpose must be kept at a sufficiently high temperature in the heated metal receptacle. In addition, a sufficiently high hydrostatic pressure in the feeder area must be ensured, which in turn leads to a corresponding amount of the liquid metal in the metal receptacle and thus an adjusted height of the metal receptacle is conditional if the height of the metal receptacle is at least twice the clear width of the food neck, then generally favorable casting conditions can be created in terms of a state of equilibrium, at least after casting, one in the mold gap area for the removal of the bottom A sufficient solidification takes place by gravity cast tape, without endangering the flowing of still liquid metal into the shrinkage areas. For casting on, however, a container height corresponding to five times the clear width of the dining table is recommended as a way to prevent it from cooling back into the feeder or vessel area. In order to influence the afterflow behavior via the feeder, a slide which is displaceably guided on the wheel casing can also be provided on the wheel-side inlet side of the feeder to control the inlet cross section of the feeder Since the band with the jacket of the wheel carrying it is carried out without tensile load, the friction between this part of the mold, which is moved along with the band, and the band remains low, which allows the use of mold materials other than graphite, especially since, due to the circulating movement, only one The circumferential section of the wheel shell forming the mold wall opens up the possibility of providing the shell with a suitable lubricant, for example a graphite-containing size, before it enters the mold. The jacket of the wheel can therefore consist of copper or a copper alloy in order to be able to use the high thermal conductivity of these materials in comparison to graphite for good heat dissipation and thus a high casting performance, without the disadvantages otherwise associated with this mold material , especially with regard to the surface quality of the belt.
Ein Mantel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung weist allerdings ein gegenüber dem üblicherweise stählernen Radkörper sehr unterschiedliches Wärmedehnungsverhalten auf. Da jedoch auf den Rundlauf des Radmantels wegen der notwendigen Dichtung zwischen den beiden Kokillenteiien großer Wert zu legen ist, müssen entsprechende Maßnahmen zum Ausgleich der unterschiedlichen Wärmedehmumgen getroffen werden. Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn der Mantel des Rades über radiale Federn an dem Radkörper abgestützt wird, die eine gleichmäßige radiale Aufnahme der vor allem in Umfangs¬ richtung wirksamen Längenänderungen ders Mantels sicherstellen.A jacket made of copper or a copper alloy, however, has a very different thermal expansion behavior compared to the usually steel wheel body. However, since great importance is attached to the concentricity of the wheel shell due to the necessary seal between the two mold parts, appropriate measures must be taken to compensate for the different heat transfer volumes. Particularly simple constructional relationships result in this connection if the casing of the wheel is supported on the wheel body by radial springs, which ensure a uniform radial absorption of the changes in length of the casing, which are effective primarily in the circumferential direction.
Die Dicke des zu gießenden Bandes wird durch den gegenseitigen Abstand der beiden den Bandoberflächen zugeordneten Wände der Kokille bestimmt. Wegen der Teilung der Kokille zwischen diesen Wänden kann die Seitenbegrenzung für das Band durch einen der beiden Kokillenteile gebildet werden. Vorteilhaft übernimmt diese Aufgabe der Mantel des Rades, der zu diesem Zweck eine der Banddicke entsprechende Aufnahmeausnehmung für das Band aufweist, in die das Metall aus dem Metallaufnahmegefaß fließt. Der mit dem Metallaufnahmegefaß verbundene Kokillenteil schließt diese Aufnahmeausnehmung lediglich nach außen und entgegen der Austragsrichtung ab. Um die beim Stranggießen übliche Schwingbewegung der Kokille in Stranglangs- πchtung sicherszustelien kann das Metallaufnahmegefaß mit dem zugehörigen Kokillenteil auf koaxial zum Rad angeordneten Schwenkarmen gelagert und in Umfangsrichtung an einer antreibbaren Nockenscheibe abgestutzt werden, die für eine entsprechende Schwingbewegung der Schwenkarme um eine mittlere Dreh¬ stellung sorgt Trotz dieser Schwingbewegung in Umfangsrichtung des Radmantels muß die Dichtheit zwischen den beiden Kokillenteiien gegenüber einem Austritt des flussigen Metalls gewährleistet werden Wird in diesem Zusammenhang das Metall¬ aufnahmegefaß mit dem zugehörigen Kokillenteil auf den Schwenkarmen um eine zur Radachse parallele Achse schwenkbar gelagert, wobei die Schwenkarme radiale Anstellzy nder für das Metallaufnahmegefaß aufweisen, so kann eine weitgehende Entlastung der Dichtungen von Zwangskraften erreicht werden, weil sich der mit dem Metallaufnahmegefaß verbundene Kokillenteil aufgrund seiner Anlenkung an den Schwenkarmen selbständig gegenüber dem anderen durch den Radmantel gebildeten Kokillenteil zentriert, wenn der mit dem Metallgefaß verbundene Kokillenteil über die Anstellzyhnder an den Radmantel angedruckt wirdThe thickness of the strip to be cast is determined by the mutual distance between the two walls of the mold associated with the strip surfaces. Because of the division of the mold between these walls, the side boundary for the belt can be formed by one of the two mold parts. This task is advantageously carried out by the jacket of the wheel, which for this purpose has a receiving recess for the tape corresponding to the tape thickness, into which the metal flows from the metal receiving vessel. The mold part connected to the metal receptacle only closes this receptacle from the outside and against the discharge direction. In order to ensure the usual oscillating movement of the mold in the longitudinal direction of the casting, the metal receptacle with the associated mold part can be mounted on swivel arms arranged coaxially to the wheel and supported in the circumferential direction on a drivable cam disk which provides for a corresponding oscillating movement of the swivel arms around a central rotational position Despite this oscillating movement in the circumferential direction of the wheel casing, the tightness between the two mold parts against leakage of the liquid metal must be ensured. In this context, the metal receptacle with the associated mold part is pivotally mounted on the swivel arms about an axis parallel to the wheel axis, the swivel arms have radial Anstellzy nder for the metal receptacle, so the seals can be largely relieved of constraining forces because the mold part connected to the metal receptacle opens up centered around its articulation on the swivel arms independently with respect to the other mold part formed by the wheel jacket if the mold part connected to the metal vessel is pressed onto the wheel jacket via the adjusting cylinders
Eine andere Möglichkeit, eine Kokillenschwingung in Gießrichtung zu erhalten, besteht darin, der Raddrehung eine oszillierende Drehbewegung zu überlagern, was ebenfalls zu einer entsprechenden Wirkung auf den Gießstrang fuhrt Selbstver¬ ständlich können auch Schwingbewegungen beider Kokillenteile kombiniert werdenAnother possibility of obtaining a mold oscillation in the casting direction is to superimpose an oscillating rotary movement on the wheel rotation, which likewise leads to a corresponding effect on the casting strand. Of course, oscillating movements of both mold parts can also be combined
Wie bereits ausgeführt wurde, kann durch das Vorsehen eines umlaufenden Radman¬ tels, der in einem Umfangsabschnitt eine Kokillenwand bildet, eine Schmierung dieses Kokillenteiles vorgenommen werden Zu diesem Zweck kann dem Mantel des Rades auf der Kokillenzulaufseite eine Reinigungseinrichtung und eine in Radumlaufrichtung nachgeordnete Einrichtung zum Auftragen eines Schmiermittels zugeordnet sein. Mit Hilfe der vorzugsweise eine Schleifeinrichtung umfassenden Reinigungsvorrichtung können die nach dem Abnehmen des Bandes vom Radmantel auf diesem verbliebe¬ nen Schmiermittelreste abgetragen werden um anschließend einen neuen Schmier¬ mittelfilm auf den Mantel aufzutragen so daß sich eine stets gleichbleibende Schmier- mittelschicht ergibt, die für ein reibungsarmes Austragen des Bandes sorgt Obwohl die Vorteile der erfindungsgemaßen Vorrichtung vor allem beim Stranggießen von Bandern aus Kupfer oder Kupferlegierungen hervorzuheben sind, weil solche Werkstoffe sonst nur mit Grafitkokillen im Strang gegossen werden können Vorrich¬ tungen nach der Erfindung auch mit Vorteil für das Herstellen von Bandern aus anderen Werkstoffen beispielsweise Aluminium und seine Legierungen, eingesetzt werdenAs has already been stated, by providing a circumferential wheel jacket which forms a mold wall in a circumferential section, this mold part can be lubricated. For this purpose, a cleaning device and a device for application downstream of the wheel inlet direction can be applied to the jacket of the wheel be assigned to a lubricant. With the aid of the cleaning device, which preferably comprises a grinding device, the lubricant residues remaining on the wheel jacket after removal of the belt can be removed in order to subsequently apply a new film of lubricant to the jacket, so that there is always a constant lubricant layer which results in a smooth discharge of the tape ensures Although the advantages of the device according to the invention are to be emphasized above all in the continuous casting of strips of copper or copper alloys, since such materials can otherwise only be cast in the strand with graphite molds, devices according to the invention are also advantageous for the production of strips from other materials, for example aluminum and its alloys
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt Es zeigen Fig 1 eine erfindungsgemaße Vorrichtung zum Stranggießen von Bandern ausThe subject matter of the invention is shown in the drawing, for example. FIG. 1 shows a device according to the invention for the continuous casting of strips
Kupfer oder Kupferlegierungen in einer vereinfachten Seitenansicht und Fig 2 einen Längsschnitt durch das Metallaufnahmegefaß und die Kokille in einem größeren MaßstabCopper or copper alloys in a simplified side view and Fig 2 shows a longitudinal section through the metal receptacle and the mold on a larger scale
Die dargestellte Vorrichtung zum Stranggießen von Bandern aus Kupfer oder Kupfer¬ legierungen besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 1 für ein Metallaufnahmege¬ faß 2, an das eine Kokille 3 anschließt die zweigeteilt ist und sich aus einem mit dem Metallaufnahmegefaß 2 vorzugsweise emstuckig verbundenen Kokillenteil 4 und einem Kokillenteil 5 zusammensetzt, der durch einen Umfangsabschnitt des Mantels 6 eines Rades 7 gebildet wird, das um eine horizontale Achse 8 drehbar gelagert ist Das Metallaufnahmegefaß 2, das zur Warmhaltung der über ein Gießrohr 9 eingefüll¬ ten Metallschmelze mit einer Induktionsheizung 10 versehen ist wird mit dem Kokil¬ lenteil 4 dichtend an den Mantel 6 des Rades 7 angedruckt Zu diesem Zweck ist das Gehäuse 1 für das Metallaufnahmegefaß 2 auf Schwenkarmen 1 1 gelagert, die frei drehbar auf der Achse 8 des Rades 7 sitzen und eine zur Radachse 8 parallele Anlenkachse 12 für das Gehäuse 1 tragen Da die Schwenkarme 11 als Anstell¬ zyhnder 13 ausgebildet sind oder solche Anstellzyhnder zur radialen Verlagerung der Anlenkachse 12 aufweisen, stellt sich für den an den Mantel 6 des Rades 7 über die Anstellzyhnder 13 angedruckten Kokillenteil 4 eine selbständige Zentrierung zufolge der Verschwenkbarkeit um die Anlenkachse 12 ein, so daß die zwischen den beiden Kokillenteiien 4 und 5 vorgesehenen dem mit dem Metallaufnahmegefaß verbunde¬ nen Kokillenteil 4 zugeordneten Dichtungen 14 keinen durch Zentrierungsfehler hervorgerufenen Zwangskraften ausgesetzt werden Die Abstutzung des Gehäuses 1 mit dem Metallaufnahmegefaß 2 erfolgt in Umfangsrichtung des Rades 7 über eine antreibbare Nockenscheibe 15, vorzugsweise eine Exzeπterscheibe, die eine oszillie¬ rende Drehbewegung des Kokillenteiles 4 um die Radachse 8 erlaubtThe device shown for the continuous casting of strips of copper or copper alloys essentially consists of a housing 1 for a metal receptacle 2, to which a mold 3 connects which is divided into two and consists of a mold part 4 and which is preferably connected in one piece to the metal receptacle 2 and a mold part 5, which is formed by a peripheral portion of the casing 6 of a wheel 7, which is rotatably mounted about a horizontal axis 8, the metal receptacle 2, which is provided with an induction heater 10 to keep the metal melt filled via a pouring tube 9 warm with the mold part 4 sealingly pressed onto the jacket 6 of the wheel 7 For this purpose the housing 1 for the metal receptacle 2 is mounted on swivel arms 11 which are freely rotatable on the axis 8 of the wheel 7 and have a pivot axis parallel to the wheel axis 8 12 for the housing 1 Since the swivel arms 11 act as an adjusting cylinder 1 3 are formed or such Anstellzyhnder for the radial displacement of the articulation axis 12, the mold part 4, which is pressed onto the jacket 6 of the wheel 7 via the Anstellzyhnder 13, has an independent centering due to the pivotability about the articulation axis 12, so that the between the two Mold parts 4 and 5 provided with the seals 14 associated with the mold part 4 connected to the metal receptacle are not subjected to any constraining forces caused by centering errors with the metal receptacle 2 takes place in the circumferential direction of the wheel 7 via a drivable cam disk 15, preferably an eccentric disk, which allows an oscillating rotary movement of the mold part 4 about the wheel axis 8
Der den Kokillenteil 5 bildende Umfangsabschnitt des Radmantels 6 liegt oberhalb einer horizontalen Durchmesserebene durch das Rad 7 Dies hat zur Folge, daß das flussige Metall aus dem Metallaufnahmegefaß 2 in die Aufnahmeausnehmung 16 für das Band 17 fließt, deren Tiefe der Dicke des zu gießenden Bandes 17 entspricht, so daß der Kokillenteil 5 nicht nur die der einen Oberflache zugeordnete Wand, sondern auch die Seitenwande der Kokille 3 bildet deren andere Wand aus dem die Auf¬ nahmeausnehmung 16 nach außen und entgegen der Umlaufπchtung des Rades 7 abschließenden Kokillenteil 4 besteht Das Band 17 wird mit dem Mantel 6 des drehenden Rades 7 ausgetragen, was einerseits Zugbelastungen des entstehenden Bandes vermeidet und anderseits Gleitreibungen zwischen dem durch den Mantel 6 gebildeten Kokillenteil 5 und dem Band 17 weitgehend ausschließt Es muß allerdings dafür gesorgt werden, daß das Band 17 unterhalb einer horizontalen Durchmesser¬ ebene durch das Rad 7 nicht vom Mantel 6 abfallt Zu diesem Zweck sind in diesem Umfangsbereich des Mantels 6 Fuhrungsrollen 18 vorgesehen, die das Band 17 in der Aufnahmeausnehmung 16 des Mantels 6 halten Diese Fuhrungsrollen 18 werden von radialen Stellzyhndem 19 gehalten die auf Tragersegmenten 20 zu beiden Seiten des Rades 7 angeordnet sind Die drehfeste Abstutzung dieser auf der Radachse 8 gelagerten Tragersegmente 20 erfolgt über Riegel 21 an einem Gestellten 22 Im unteren Scheiteibereich des Rades 7 wird das Band 17 vom Radmantel 6 abgenom¬ men und über einen Rollgang 23 in herkömmlicher Weise der weiteren Bearbeitung zugeführt Die Abstutzung der Fuhrungsrollen 18 braucht selbstverständlich nicht über ein auf der Radachse 8 gelagertes Tragersegment 20 zu erfolgen, sondern konnte auch z B radial außerhalb des Rades 7 vorgesehen sein um den Radausbau zu vereinfachenThe circumferential section of the wheel shell 6 forming the mold part 5 lies above a horizontal diameter plane through the wheel 7. This has the consequence that the liquid metal flows from the metal receptacle 2 into the receiving recess 16 for the band 17, the depth of which corresponds to the thickness of the band 17 to be cast corresponds so that the mold part 5 not only forms the wall assigned to the one surface, but also the side walls of the mold 3, the other wall of which consists of the mold part 4 closing the receiving recess 16 to the outside and counter to the circumferential direction of the wheel 7 is carried out with the jacket 6 of the rotating wheel 7, which on the one hand avoids tensile loads on the resulting tape and on the other hand largely excludes sliding friction between the mold part 5 formed by the jacket 6 and the tape 17 It must, however, be ensured that the tape 17 below a horizontal Diameter plane through the wheel 7 not from Jacket 6 drops For this purpose, guide rollers 18 are provided in this peripheral region of the jacket 6, which hold the band 17 in the receiving recess 16 of the jacket 6. These guide rollers 18 are held by radial actuating cylinders 19 which are arranged on carrier segments 20 on both sides of the wheel 7 The non-rotatable support of these carrier segments 20, which are mounted on the wheel axle 8, is carried out by means of bolts 21 on a frame 22. In the lower part of the wheel 7, the band 17 is removed from the wheel jacket 6 and fed to further processing in a conventional manner via a roller table 23 Guide rollers 18 need of course not be carried out via a support segment 20 mounted on the wheel axle 8, but could also be provided, for example, radially outside the wheel 7 in order to simplify the wheel removal
Der Mantel 6 des Rades 7 besteht vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegie- rung, um die guten Warmeleiteigenschaften diese Werkstoffes für die Kokille 3 ausnutzen zu können Das unterschiedliche Warmedehnungsverhalten dieses Kupfer- Werkstoffes gegenüber dem Eisenwerkstoff des Radkorpers 24 macht einen Warme- dehnungsausgleich erforderlich, der durch radiale Federn 25 erreicht wird, über die sich der Kupfermantel 6 am Radkorper 24 abstutztThe jacket 6 of the wheel 7 is preferably made of copper or a copper alloy in order to be able to take advantage of the good heat-conducting properties of this material for the mold 3. Material compared to the iron material of the wheel body 24 makes it necessary to compensate for thermal expansion, which is achieved by radial springs 25, by means of which the copper jacket 6 is supported on the wheel body 24
Damit der Kupferwerkstoff des Mantels 6 trotz der durch das Mitbewegen des Mantels 6 mit dem Band 17 im Bereich der Kokille 3 minimierten Reibung nicht Anlaß für eine verminderte Oberflächenqua tat des Bandes 17 geben kann, kann die Aufnahmeaus¬ nehmung 16 für das Band vor dem Eintritt in die Kokille 3 mit einem Schmiermittelfilm versehen werden. Zu diesem Zweck ist eine Einrichtung 26 für den Schmiermittelauf¬ trag vorgesehen, die einer Reinigungseinrichtung 27 nachgeschaltet ist, um einen stets gleichmäßigen Schmiermittelfilm zu erhalten Die Reinigungseinrichtung 27, die für eine Entfernung der Schmierfilmreste sorgt, besteht dabei vorteilhaft aus einer Schleifeinnchtung.So that the copper material of the jacket 6, despite the minimized friction by moving the jacket 6 with the belt 17 in the mold 3 area, cannot give rise to a reduced surface quality of the belt 17, the receiving recess 16 for the belt before entry be provided in the mold 3 with a lubricant film. For this purpose, a device 26 is provided for the lubricant application, which is connected downstream of a cleaning device 27 in order to obtain an always uniform lubricant film. The cleaning device 27, which ensures that the lubricant film residues are removed, advantageously consists of a grinding device.
Für den Betrieb der Vorrichtung ist darauf zu achten, daß die Temperaturverhältnisse und die Gießgeschwindigkeit entsprechend aufeinander abgestellt werden, so daß sich in einem Gleichgewichtszustand innerhalb der Kokille ein bestimmter Erstar¬ rungsbereich für das Band einstellt Die Kühlung des dem Metallaufnahmegefaß 2 zugeordneten Kokillenteiles 4 kann dabei in üblicher Weise über Kühlkörper 28 aus Kupfer oder Kühlleitungen erfolgen, die den Kokillenteil 4 durchsetzen. Damit das Erstarrungsschrumpfen in dem sich zwischen dem Radmantel 6 und dem Kokillenteil 4 ergebenden Form- und Austragspalt 29 zu keiner Lunkerbildung führt, muß für eine gute Nachspeisung mit noch flüssigem Metall gesorgt werden. Zu diesem Zweck ist das Metallaufnahmegefaß 2 mit dem Form- und Austragspalt 29 über einen Ein¬ laufkanal in Form eines Speisers 30 verbunden so daß aufgrund der Querschnitts¬ verhältnisse zwischen Speiser 30 und Form- und Austragspalt 29 ein sicheres Nach¬ strömen flüssigen Metalls in die Schwmdungsbereiche des beidseitig gekühlten Bandes ermöglicht wird wenn ein entsprechender hydrostatischer Druck im Bereich des Speisers 30 gegeben ist. Dieser hydrostatische Druck wird durch die Füllhόhe des Metallaufnahmegefaßes 2 erzielt Bei einer Fullhohe, die wenigstens dem Doppel¬ ten, vorzugsweise wenigstens dem Dreifachen, der lichten Weite des Speiserhalses in Umfangsrichtung des Rades 7 entspricht, können diese Bedingungen ohne weite- res eingehalten werden. Zur Steuerung der Nachspeisebedingungen kann die Dich¬ tung 14 auf der radseitigen Zulaufseite des Speisers 30 durch einen Schieber 31 ersetzt werden, der in der Fig. 2 strichpunktiert angedeutet ist. Dieser Schieber 31 ist vorzugsweise auf dem Radmantel 6 verschiebbar geführt und weist eine mit kamm¬ artig vorspringenden Zähnen besetzte Randleiste auf, um einen vorteilhaften Zustrom des flüssigen Metalls vom Speiser 30 zum Form- und Austragspalt 29 zu erzielen.For the operation of the device, care must be taken that the temperature conditions and the casting speed are correspondingly adjusted to one another, so that in a state of equilibrium within the mold a certain solidification range for the strip is established. The cooling of the mold part 4 assigned to the metal receptacle 2 can take place in the usual way via heat sinks 28 made of copper or cooling lines which penetrate the mold part 4. So that the solidification shrinkage in the forming and discharge gap 29 resulting between the wheel casing 6 and the mold part 4 does not lead to the formation of voids, good replenishment with still molten metal must be ensured. For this purpose, the metal receptacle 2 is connected to the forming and discharge gap 29 via an inlet channel in the form of a feeder 30, so that, due to the cross-sectional relationship between feeder 30 and the forming and discharge gap 29, liquid metal can flow safely into it Vibration areas of the belt cooled on both sides is made possible if a corresponding hydrostatic pressure is present in the area of the feeder 30. This hydrostatic pressure is achieved by the filling height of the metal receptacle 2. With a full height which corresponds to at least twice, preferably at least three times, the clear width of the feeder neck in the circumferential direction of the wheel 7, these conditions can be res are complied with. To control the make-up conditions, the seal 14 on the wheel-side inlet side of the feeder 30 can be replaced by a slide 31, which is indicated by dash-dotted lines in FIG. 2. This slide 31 is preferably guided displaceably on the wheel jacket 6 and has an edge strip with comb-like projecting teeth in order to achieve an advantageous inflow of the liquid metal from the feeder 30 to the molding and discharge gap 29.
Zum Angießen des Stranges muß die Kokille entsprechend erwärmt werden, was eine Aufwärmung des Radmantels 6 bedingt. Hiefür kann eine Heizeinrichtung 32, bei¬ spielsweise ein Gasbrenner vorgesehen werden. To cast on the strand, the mold must be heated accordingly, which requires the wheel jacket 6 to be warmed up. A heating device 32, for example a gas burner, can be provided for this.
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